DE9017295U1

DE9017295U1 - Premix gas burner

Info

Publication number: DE9017295U1
Application number: DE9017295U
Authority: DE
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1989-12-22
Filing date: 1990-12-21
Publication date: 1991-03-14
Anticipated expiration: 2000-12-22
Also published as: EP0434599B1; ATE101252T1; EP0434599A1; DE59004514D1; AT393888B; ATA291589A

Abstract

Premixing gas burner for a fuel-heated heat source with a combustion chamber, with at least one burner pipe, one mixing pipe and one gas nozzle which, drawing in primary air, injects gas into the mixing pipe, and with a blower in the incoming air or the waste gas guide. A mixing nozzle (29) is connected downstream of the gas nozzle (21) and forms the outlet, leading to the mixing pipe (4), of a mixing chamber (28), to which the air pipe (31) provided with the blower (30) is connected. The combustion chamber (2) forms a secondary air inlet (15) which can be closed by a flap (16). <IMAGE>

Description

. Dez. 1990. Dec. 1990

Joh. Vaillant GmbH u. Co. GM 885Joh. Vaillant GmbH u. Co. GM 885

Premix gas burner

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Vormischgasbrenner für eine mit einem Brennraum versehene
brennstoffbeheizte Wärmequelle mit wenigstens einem Brennerrohr, einem Mischrohr und einer Gasdüse, die Gas unter Ansaugung von Primärluft in das Mischrohr einbläst, und
mit einem Gebläse in der Zuluft- oder Abgasführung, wobei der Brennraum einen durch eine Klappe verschließbaren Sekundär lufteinlaß aufweist, welcher mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, die die Klappe bei Motorstillstand öffnet.The present invention relates to a premix gas burner for a combustion chamber provided with a
fuel-fired heat source with at least one burner tube, a mixing tube and a gas nozzle which injects gas into the mixing tube by sucking in primary air, and
with a fan in the supply air or exhaust gas duct, wherein the combustion chamber has a secondary air inlet which can be closed by a flap and which is connected to a control device which opens the flap when the engine is at a standstill.

Ein solcher Vormischgasbrenner für eine brennstoffbeheizte Wärmequelle ist allgemeiner Stand der Technik, das Gebläse ist entweder im Abgaskanal oder im Zuluftweg vorgesehen. Such a premix gas burner for a fuel-fired heat source is generally state of the art, the fan is provided either in the exhaust duct or in the supply air path.

Diese Geräte arbeiten recht befriedigend, solange das Gebläse intakt ist. Fällt das Gebläse aus, so leidet dieThese devices work quite well as long as the fan is intact. If the fan fails, the

Hygiene der Verbrennung sehr stark, beziehungsweise das Gerät schaltet wegen Luftmangel bei einer Abgasüberwachung ab.Hygiene of combustion is very high, or the device switches off due to lack of air during exhaust gas monitoring.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vormischgasbrenner auch bei Ausfall des Gebläses einwandfrei betreiben zu können.The present invention is based on the object of being able to operate a premix gas burner without problems even if the blower fails.

Die Lösung der Aufgabe liegt erfindungsgemäß darin, daß der Gasdüse eine Mischdüse nachgeschaltet ist, welche den zum Mischrohr führenden Auslaß einer Mischkammer bildet, an welche die mit dem Gebläse versehene Zuluftleitung angeschlossen ist.The solution to the problem lies in the fact that the gas nozzle is followed by a mixing nozzle, which forms the outlet of a mixing chamber leading to the mixing tube, to which the supply air line provided with the blower is connected.

Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, bei Ausfall des Gebläses den eigentlich entstehenden Luftmangel durch eine verstärkte Zuführung von Sekundärluft über die verstellbare Sekundärluftklappe auszugleichen. Auf diese Weise gelingt das Betreiben des Brenners bei intaktem Gebläse als reiner Primärluftbrenner mit vollständiger Luftvormischung, hingegen das Betreiben des Brenners sowohl mit Primärluft als auch mit Sekundärluft bei Ausfall des Gebläses bei nur wenig schlechterem Wirkungsgrad, allerdings unter Inkaufnahme höherer Stickoxydbildung.This design makes it possible to compensate for the lack of air that actually occurs when the fan fails by increasing the supply of secondary air via the adjustable secondary air flap. In this way, the burner can be operated as a pure primary air burner with complete air premixing when the fan is intact, while the burner can be operated with both primary air and secondary air when the fan fails with only a slightly lower level of efficiency, although this is at the expense of higher levels of nitrogen oxide formation.

Ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand der Figuren 1 und 2 der Zeichnung näher erläutert.An embodiment is explained in more detail below with reference to Figures 1 and 2 of the drawing.

- 3 Es zeigen:- 3 Show:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Vormischgasbrenners in einer Feuerstätte undFigure 1 is a schematic representation of a premix gas burner in a fireplace and

Figur 2 schematisch die Durchmesser- und Abstandsanordnungen der Düsen und des Mischrohres.Figure 2 shows schematically the diameter and spacing arrangements of the nozzles and the mixing tube.

Ein Vormischgasbrenner 1 ist innerhalb einer Brennkammer 2 einer brennstoffbeheizten Wärmequelle, wie zum Beispiel eines Kessels, angeordnet. Der Vormischgasbrenner weist
wenigstens ein Brennerrohr 3 auf, das mit einem Mischrohr 4 verbunden ist, das seinen Anfang in einem Injektor 5
nimmt. An der Oberseite 6 des Brennerrohres bilden sich
oberhalb von Gemischaustrittsöffnungen Flammen 7 aus, die durch einen Wärmetauscher 8 streichen, der an eine Rücklaufleitung 9 und eine Vorlaufleitung 10 angeschlossen
ist, die Teil eines nicht weiter dargestellten mit einer Umwälzpumpe versehenen Heizsystems sind. Der Brennraum 2 ist stromab des Wärmetauschers abgasseitig abgeschlossen durch eine Abgassammeihaube 11, an die sich ein Abgaskanal 12 anschließt, der mit einer Strömungssicherung 13
versehen ist und über den endgültigen Auslaß 14 zu einem nicht weiter dargestellten Kamin geführt ist. Unterhalb
des oder allgemeiner formuliert sämtlicher Brennerrohre weist der Brennraum einen Sekundärlufteinlaß 15 auf, derA premix gas burner 1 is arranged within a combustion chamber 2 of a fuel-fired heat source, such as a boiler. The premix gas burner has
at least one burner tube 3 which is connected to a mixing tube 4 which begins in an injector 5
On the top 6 of the burner tube,
flames 7 are emitted above mixture outlet openings, which pass through a heat exchanger 8, which is connected to a return line 9 and a supply line 10
which are part of a heating system (not shown) provided with a circulation pump. The combustion chamber 2 is closed off on the exhaust side downstream of the heat exchanger by an exhaust gas collecting hood 11, to which an exhaust gas duct 12 is connected, which is provided with a flow protection 13
and is led via the final outlet 14 to a chimney not shown. Below
of the or more generally all burner tubes, the combustion chamber has a secondary air inlet 15, which

von einer Platte 16 abdichtbar ist, die gegen die Wirkung einer Zugfeder 17 von einem Motor 18 schließbar ist. Der Motor 18 wird über eine Stelleitung 19 von einer Steuervorrichtung 20 beaufschlagt, die Teil eines ohnehin vorhandenen Vorlauftemperaturreglers sein kann.can be sealed by a plate 16, which can be closed by a motor 18 against the action of a tension spring 17. The motor 18 is actuated via a control line 19 by a control device 20, which can be part of an already existing flow temperature controller.

Dem oder den Injektoren 5 sind eine oder mehrere Gasdüsen 21 zugeordnet, jedem Injektor jeweils eine gesonderte Gasdüse. Die Gasdüse ist in einem Gehäuse 22 vorgesehen. Das Gehäuse 22 bildet eine erste Kammer 23, deren Auslaß die Gasdüse 21 bildet und in die eine mit einem Ventil versehene Gaszufuhrleitung 25 mündet. Das Gasventil ist von einem Magneten 2 6 zweipunktmäßig oder modulierend beherrscht, die Ansteuerleitung 27 verbindet die Steuerung 20 mit dem Magneten. Die Gasdüse 21 bläst in eine Mischkammer 28, deren Auslaß von einer Mischdüse 29 gebildet ist, die unmittelbar in den Injektor 5 hineinbläst. In die Mischkammer 28 mündet eine mit einem Gebläse 3 0 versehene Zuluftleitung 31. Ein Motor 32 des Gebläses ist über eine Antriebsleitung 3 3 mit der Steuerung 2 0 verbunden.One or more gas nozzles 21 are assigned to the injector(s) 5, each injector having a separate gas nozzle. The gas nozzle is provided in a housing 22. The housing 22 forms a first chamber 23, the outlet of which is the gas nozzle 21 and into which a gas supply line 25 provided with a valve opens. The gas valve is controlled by a magnet 26 in a two-point or modulating manner, the control line 27 connects the control 20 to the magnet. The gas nozzle 21 blows into a mixing chamber 28, the outlet of which is formed by a mixing nozzle 29 which blows directly into the injector 5. An air supply line 31 provided with a blower 30 opens into the mixing chamber 28. A motor 32 of the blower is connected to the control 20 via a drive line 33.

Wesentlich ist, daß die Mittelachsen der Gasdüse 21 der Mischdüse 29 und des Injektors 5 miteinander fluchten. Jede Gasdüse 21 bläst in eine Mischkammer 28 ein, die den Auslaß von dieser bildende Mischdüse 29 bläst in den zu-It is essential that the center axes of the gas nozzle 21, the mixing nozzle 29 and the injector 5 are aligned with each other. Each gas nozzle 21 blows into a mixing chamber 28, which forms the outlet of the mixing nozzle 29 into the

- 5 gehörigen Injektor 5 ein.- 5 corresponding injector 5.

Aus der Figur 2 geht hervor, daß das Verhältnis der Durchmesser der Mischdüse 29 zur Gasdüse 21, also verhält wie 2 : 1 bis 5:1. Die Länge L des Abstandes beider Düsen oder auch die Längserstreckung der Mischkammer 28 beträgt mindestens 10 mm und reicht etwa bis 60 mm bei der Verwendung von Erdgas in einem Leistungsbereich wie 50 kW pro Brennerrohr. Der Druchmesser d3 des Injektors 4 liegt zwischen 15 bis 40 mm.From Figure 2 it can be seen that the ratio of the diameter of the mixing nozzle 29 to the gas nozzle 21 is 2:1 to 5:1. The length L of the distance between the two nozzles or the longitudinal extension of the mixing chamber 28 is at least 10 mm and reaches approximately 60 mm when using natural gas in a power range of 50 kW per burner tube. The diameter d3 of the injector 4 is between 15 and 40 mm.

Der eben beschriebene Vormischgasbrenner hat folgende Funktion:The premix gas burner just described has the following function:

Solange das Gebläse normal in Betrieb ist und Luft fördert, was durch eine Wirkdruckabfühlung oder durch Überwachung des Staudrucks an einer Staustelle abgefühlt werden kann, ist der Motor 18 unter Spannung, die Klappe 16 verschließt die Öffnung unter Überwindung der Rückstellwirkung der Zugfeder 17. Nach Öffnung des Gasventils 26/24 wird Gas der Kammer 23 zugeführt, da der Gasdruck höher ist als der Luftdruck. In der Mischkammer 28 wird Gas mit Primärluft vermischt und als Primärluftgasgemisch in den Injektor 5 des Mischrohres unter Mitreißung weiterer Primärluft eingeblasen. Dieser Luftdurchsatz ist so bemessen, daß er vollständig zur Verbrennung des GasesAs long as the blower is operating normally and is pumping air, which can be sensed by an effective pressure sensor or by monitoring the dynamic pressure at a blockage point, the motor 18 is under tension, the flap 16 closes the opening by overcoming the return effect of the tension spring 17. After the gas valve 26/24 is opened, gas is fed into the chamber 23, since the gas pressure is higher than the air pressure. In the mixing chamber 28, gas is mixed with primary air and blown into the injector 5 of the mixing tube as a primary air gas mixture, entraining further primary air. This air flow is dimensioned so that it is completely sufficient for the combustion of the gas.

ausreicht. Dem Brennraum 2 braucht keine zusätzliche Luft zugeführt zu werden. Fällt das Gebläse aus oder wird keine Luft über die Leitung 31 gefördert, so resultiert von der Steuervorrichtung 20 ein Befehl zur Entregung des Motors 18, der als einfacher Elektromagnet ausgebildet sein kann. Die Sekundärluftklappe 16 öffnet unter der Wirkung der Zugfeder 17. Das bedeutet, daß die Mischkammer 28 wirkungslos wird, die Gasdüse 21 bläst unmittelbar Gas ohne beigemischte Primärluft aus der Mischkammer 28 in den Injektor 5 ein, aus dem Ringspalt zwischen der Mischdüse 29 und dem Injektor wird allerdings Primärluft mitgerissen. Der Primärluftanteil ist allerdings bei weitem nicht so hoch wie bei der Gebläseunterstützung, weshalb zum vollständigen Verbrennen des Gasluftgemisches (weitere) Sekundärluft notwendig ist, die über die Öffnung 15 zugeführ wird. Damit gelingt eine Aufrechterhaltung des Betriebes des Brenners, wenn auch unter größerer Stickoxydbildung.is sufficient. No additional air needs to be supplied to the combustion chamber 2. If the fan fails or no air is supplied via line 31, the control device 20 issues a command to de-energize the motor 18, which can be designed as a simple electromagnet. The secondary air flap 16 opens under the action of the tension spring 17. This means that the mixing chamber 28 becomes ineffective, the gas nozzle 21 blows gas directly into the injector 5 without any mixed primary air from the mixing chamber 28, but primary air is entrained from the annular gap between the mixing nozzle 29 and the injector. The proportion of primary air is, however, nowhere near as high as with fan support, which is why (further) secondary air is required to completely burn the gas-air mixture, which is supplied via opening 15. This makes it possible to maintain the operation of the burner, albeit with greater nitrogen oxide formation.

Wesentlich ist noch, daß in der Mischkammer 28 nie ein höherer Druck als 0,5 mbar vorhanden sein darf. Auf diese Art und Weise ist sichergestellt, daß keine Luft in die Gasleitungen eindringen kann.It is also important that the pressure in the mixing chamber 28 never exceeds 0.5 mbar. This ensures that no air can penetrate into the gas lines.

Claims

. Dez. 1990 . Dec. 1990

Joh. Vaillant GmbH u. Co. GM 885

- 1 claim

Premix gas burner for a fuel-heated heat source provided with a combustion chamber with at least one burner tube, a mixing tube and a gas nozzle which blows gas into the mixing tube while sucking in primary air and with a fan in the supply air or exhaust gas duct, whereby the combustion chamber has a secondary air inlet which can be closed by a flap and which is connected to a control device which opens the flap when the engine is at a standstill, characterized in that the gas nozzle (21) is followed by a mixing nozzle (29) which forms the outlet of a mixing chamber (28) leading to the mixing tube (4), to which the supply air line (31) provided with the fan (30) is connected.